Compartimentação tectono-sedimentar da Bacia da Paraíba, a partir da integração de métodos potenciais e interpretação sísmica de dados OFFSHORE

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

José Ricardo Gonçalves Magalhães

COMPARTIMENTAÇÃO TECTONO-SEDIMENTAR DA BACIA DA PARAÍBA, A PARTIR DA INTEGRAÇÃO DE MÉTODOS POTENCIAIS E INTERPRETAÇÃO

SÍSMICA DE DADOS OFFSHORE

Recife/PE 2015

JOSÉ RICARDO GONÇALVES MAGALHÃES

COMPARTIMENTAÇÃO TECTONO-SEDIMENTAR DA BACIA DA PARAÍBA, A PARTIR DA INTEGRAÇÃO DE MÉTODOS POTENCIAIS E INTERPRETAÇÃO

SÍSMICA DE DADOS OFFSHORE

Dissertação apresentada à Pós-Graduação em Geociências do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco, orientada pelo Prof. Dr. Paulo de Barros Correia e co-orientada pelo Prof. Dr. David Lopes de Castro como preenchimento parcial dos requisitos para a obtenção do grau de Mestre em Geociências, na área de concentração em Geoquímica, Geofísica e Evolução Crustal.

Orientador: Prof. Dr. Paulo de Barros Correia Co-orientador: Prof. Dr. David Lopes de Castro

Recife/PE 2015

Catalogação na fonte

Bibliotecária Margareth Malta, CRB-4 / 1198 Catalogação na fonte

Bibliotecária Margareth Malta, CRB-4 / 1198 M188c Magalhães, José Ricardo Gonçalves.

Compartimentação tectono-sedimentar da Bacia da Paraíba, a partir da integração de métodos potenciais e interpretação sísmica de dados OFFSHORE / José Ricardo Gonçalves Magalhães . - Recife: O Autor, 2015.

86 folhas, il., gráfs., tabs.

Orientador: Prof. Dr. Paulo de Barros Correia. Coorientador: Prof. Dr. David Lopes de Castro.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Geociências, 2015.Inclui Referências e Apêndices.

1. Geociências. 2. Bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal. 4. Transição crosta continental-oceânica. 5. Margem continental do nordeste Brasileiro. 6. Rifte Atlântico. I. Correia, Paulo de Barros. (Orientador). II. Castro, David Lopes de. (Coorientador). III. Título.

UFPE

COMPARTIMENTAÇÃO TECTONO-SEDIMENTAR DA BACIA DA PARAÍBA, A PARTIR DA INTEGRAÇÃO DE MÉTODOS POTENCIAIS E

INTERPRETAÇÃO SÍSMICA DE DADOS OFFSHORE.

José Ricardo Gonçalves Magalhães

APROVADO

________________________________ Paulo de Barros Correia

30 de Julho de 2015

________________________________ Vanessa Biondo Ribeiro

30 de Julho de 2015

________________________________ Aderson Farias do Nascimento

DEDICO ESTA DISSERTAÇÃO AOS MEUS PAIS (JOSÉ ADELMO E REJANE), MEUS IRMÃOS (JOSÉ HUGO E JOSÉ PEDRO) E A MINHA NAMORADA (MARÍLIA MARTINELLI)

AGRADECIMENTOS

A ANP – Agência Nacional do Petróleo Gás e Biocombustíveis, pelo apoio financeiro através da bolsa de estudos (PRH-26/ANP/UFPE). Ao Banco de Dados de Exploração e Produção (BDEP) da ANP e ao Plano de Levantamento da Plataforma Continental (LEPLAC) pela concessão dos dados sísmicos utilizados na pesquisa.

Ao Prof. Dr. Paulo de Barros Correia, pela orientação, boas conversas e discussões, sempre muito proveitosas e fundamentais para meu aprendizado e para o desenvolvimento deste trabalho.

Ao Prof. Dr. José Antonio Barbosa, pela orientação e dedicação, indispensáveis durante o andamento deste trabalho. Por sempre estar disposto a ajudar e a esclarecer dúvidas nas várias áreas da pesquisa em geociências, e por todos os momentos de conversas e descontração.

Ao Prof. Dr. Joaquim Alves da Motta, por todo o apoio encorajador nas áreas de gravimetria e magnetometria.

Aos professores do Programa de Pós-graduação em Geociências da UFPE (PPGEOC/UFPE) que me propuseram uma boa aprendizagem durante esses dois anos de mestrado. Ao Prof. Dr. David Lopes de Castro, pela contribuição em minha co-orientação e pela parceria enriquecedora entre as "Geofísicas" da UFPE e da UFRN.

Aos companheiros do Laboratório de Sismoestratigrafia (SISMOS-UFPE) pelo apoio e convívio ao longo desses anos: Artur, Bruno Varela, Jefferson, Felipe Santana, Osvaldo, Tiago Miranda, Márcio Alencar, Hewerton e Nélia.

A todos os colegas do curso de geologia e da UFPE, entre eles, Aldir, Liêve, Rodrigo, Alisson, Flávio, Guilherme, Florentino, José Aciolly, Leandro (Chiquinho), Patrícia Celeste, Ricardo Pino e ao grande Wilker (Em memória). E a todos os quais me esqueci de mencionar.

A minha família, principalmente aos meus pais (Rejane e José Adelmo), por toda a dedicação, amor e motivação, e aos meus irmãos (José Hugo e José Pedro), pelas trocas de idéias e pelos bons momentos de descontração.

A minha namorada, Marília Martinelli, por todo o companheirismo, por estar ao meu lado e pelo nosso grande amor.

“Nasci num país de grandiosas proporções geológicas e miseráveis dimensões ideológicas. Esta lástima, porém, em nada fere minha apreciação por suas totais amplitudes.”

RESUMO

Vários trabalhos têm tentado abordar a evolução das margens conjugadas do Atlântico, incluindo o nordeste do Brasil e o oeste da África. Entretanto, o avanço de pesquisas anteriores tem sido dificultado em razão da falta de dados na região marginal da porção oriental do nordeste do Brasil, principalmente na área inserida entre a Zona de Cisalhamento de Pernambuco e o Alto de Touros. Este fato tem imposto limitações ao desenvolvimento de modelos regionais sobre a evolução geotectônica e paleogeográfica desta região, assim como na correlação com sua contraparte na África. Nesta dissertação é apresentada uma investigação realizada com base em dados gravimétricos, magnéticos e sísmicos regionais. Os resultados mostraram que esta região representa um alto do embasamento com a orientação regional das principais estruturas tectônicas (ENE-WSW), ortogonais as estruturas desenvolvidas durante o processo de abertura das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal (NNE-SSW e NNW-SSE). Sobre o embasamento continental formou-se uma plataforma estreita com uma cobertura sedimentar pouco espessa (0,8-2,5 km) e uma quebra abrupta da plataforma, criando uma vasta zona de bypass através do talude. A análise de uma seção sísmica profunda revelou que a crosta continental afinada (crosta transicional) representa uma estreita zona e que o limite crosta continental-oceânica (COB) está localizado a aproximadamente 100 km a leste da atual linha de costa, na Bacia da Paraíba, e a 70 km, na Bacia da Plataforma de Natal. A modelagem geofísica, integrada com a interpretação sísmica, indica que esta região é caracterizada por um afinamento abrupto da crosta continental, com a consequente ascensão súbita da Moho. Também há evidências da existência de uma zona de crosta continental extremamente afinada, a qual foi interpretada como crosta proto-oceânica. Estes novos dados demonstram que esta área apresenta fortes similaridades com margens rifteadas não vulcânicas ou pobres em magma.

Palavras-chave: bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal, transição crosta continental-oceânica, margem continental do nordeste Brasileiro, rifte Atlântico.

ABSTRACT

Several studies have tried to address the evolution of the Atlantic conjugate margins, including Northeast Brazil and West Africa. However, past research advances has been hindered by a lack of data for the marginal region in the eastern portion of northeastern Brazil, extending from the Pernambuco Shear Zone to the Touros High. This situation has imposed serious limitations on the development of a regional view of the geotectonic and paleogeographic evolution of this area and on correlations with regional counterparts in Africa. Here, we present an investigation using regional gravimetric, magnetic and seismic data. The results show that this region represents a basement high with regional orientation of tectonic structures (ENE-WSW) orthogonal at structures developed during the open processes of the Paraíba and Natal Platform Basins (NNE-SSW and NNW-SSE). The continental basement forming a narrow platform with a thin sedimentary cover (0.8-2.5 km) and an abrupt shelf break, which created a large bypass zone towards the slope. The analysis of a deep seismic section revealed that thinned continental crust (transitional crust) occupies a narrow zone and that the continental-oceanic boundary (COB) is located approximately 100 km to the east of the present coastline, at Paraíba Basin, and 70 km, at Natal Platform Basin. Geophysical modeling integrated with interpretation of the seismic data suggests that this region is characterized by an abrupt thinning of continental crust, with an accompanying sudden rise of the Moho. There are also indications for the existence of a zone of extremely thinned continental crust, which was interpreted as proto-oceanic crust. Our findings suggest that the study area shows strong similarities to non-volcanic or magma-poor rifted margins.

Keywords: Paraíba and Natal Platform Basins, continental-oceanic transition, northeastern Brazilian continental margin, Atlantic rift.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa topográfico/batimétrico com a localização da área de pesquisa (Polígono vermelho) e dos blocos exploratórios arrematados nas rodadas de leilões da ANP (Polígonos azuis: 9a rodada; Polígonos Laranjas: 11a rodada). Linhas pretas: Zonas de cisalhamento, linha de costa e limites interestaduais; Linhas azuis: Limites das Bacias na área continental; ZCPE: Zona de Cisalhamento Pernambuco; ZCPA: Zona de Cisalhamento Patos; 1: Bacia de Alagoas; 2: Bacia de Pernambuco; 3: Bacia da Paraíba; 4: Bacia da Plataforma de Natal; 5: Platô de Touros; 6: Bacia Potiguar. ... 18 Figura 2: Fluxograma das atividades desenvolvidas para a realização desta dissertação.21 Figura 3: Mapa das bacias marginais do nordeste oriental do Brasil, com destaque para os segmentos localizados entre a ZCPE e o Alto de Touros (Retângulo vermelho) (Modificada de Barbosa, 2007). A estimativa da COB é baseada nos mapas de Karner e Driscoll (1999) e Gomes (2005)... 25 Figura 4: Mapa paleogeográfico da Plataforma Sul-Americana, mostrando a Província Borborema, áreas cratônicas, blocos continentais, e orógenos Neoproterozoicos e Cambrianos (Modificado de Araujo et al., 2013). Áreas cratônicas: AM = Amazônico; WA = Oeste Africano; SF = São Francisco; C = Congo; S = 'Metacráton' do Saara. ... 26 Figura 5: Mapa simplificado da Província Borborema e seus domínios (Sul, Central e Norte), com a distribuição temporal e espacial de corpos granitóides (Modificado de Araujo et al., 2013). As bacias marginais estão posicionadas e é possível ver sua relação com a compartimentação estrutural da PB. ... 27 Figura 6: Arcabouço geológico-estrutural da PB com a distribuição dos principais terrenos e zonas de cisalhamento (modificado de Oliveira, 2008). ... 29 Figura 7: Mapa geológico-estrutural do Maciço São José do Campestre (modificado de Araújo et al., 2014). Zonas de cisalhamento: ZCPA = Patos, ZCRM = Remígio, ZCBR = Brejinho, ZCJC = João Câmara. As linhas pontilhadas marcam a extensão das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal. ... 31 Figura 8: Mapa de localização das placas Sul-Americana e Africana com a posição das principais bacias e zonas de fraturas (Adaptado de Granot e Dyment, 2015). As linhas pontilhadas (branca, amarela, preta e verde) e os números em branco representam os quatro estágios da propagação do rifte. Estas considerações foram propostas principalmente pela correlação dos trabalhos de Bueno (2004) e Caixeta et al. (2014). ... 32 Figura 9: Contorno estrutural do embasamento da faixa costeira das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal, produzidos a partir de 185 poços que alcançaram o embasamento (Barbosa et al., 2007). A) Mapa da profundidade do embasamento e B) Seções geológicas interpretadas a partir dos dados interpolados e da correlação estratigráfica dos poços. . 33

Figura 10: Seção geológica ao longo da faixa costeira da área de estudo (bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal) e da Bacia de Pernambuco, com os principais compartimentos estruturais e coberturas sedimentares (Barbosa et al., 2007). ... 35 Figura 11: Carta estratigráfica da faixa costeira das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal (Modificada de Barbosa et al., 2007)... 37 Figura 12: A) Mapa de Elevação digital de terreno da margem continental do NE do Brasil com a localização da área de estudo (Polígono vermelho) e das duas linhas sísmicas L1 e L2 (Linhas azuis). B) Linha sísmica L1. C) Linha sísmica L2. ... 41 Figura 13: A) Mapa de anomalias Ar-Livre. B) Mapa de anomalias Bouguer. Linhas pretas: Zonas de cisalhamento e linha de costa. Polígonos transparentes: Contorno das bacias na região continental. Linhas brancas: Contornos batimétricos e localização das linhas sísmicas. Os números de 1 a 6 são as indicações das bacias sedimentares do NE oriental brasileiro (Consultar a Figura 1 para identificação dos nomes das bacias). ... 44 Figura 14: A) Mapa de anomalias isostáticas residuais. B) Mapa de anomalias magnéticas de campo total. Para legenda, consultar a figura anterior. ... 45 Figura 15: Passo a passo para a filtragem dos dados gravimétricos e magnéticos. ... 46 Figura 16: Representação gráfica do filtro gaussiano de separação regional-residual (Modificado de Geosoft, 2013). ... 47 Figura 17: Espectros de potência radial médio dos dados gravimétricos (A) (anomalias Bouguer - Painel superior) e magnéticos (B ) (Campo magnético total - Painel inferior). As retas azuis, vermelhas e pretas marcam as aproximações para a segmentação dos números de onda menores (fontes profundas) e maiores (fontes rasas), respectivamente. ... 48 Figura 18: Mapas de anomalias Bouguer regionais (A) e residuais (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 49 Figura 19: Mapas de anomalias magnéticas regionais (A) e residuais (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 50 Figura 20: Mapas das derivadas verticais das anomalias Ar-livre (A) e do campo magnético total (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 53 Figura 21: Mapas das derivadas verticais das anomalias Bouguer residuais (A) e isostáticas residuais (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 54 Figura 22: Mapa da amplitude do sinal analítico das anomalias magnéticas (A). Mapa do campo magnético total reduzido ao polo (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 55

Figura 23: Esboço esquemático do modelo de compensação isostática de Airy-Heiskanen usado para estimar as profundidades da Moho. e - Topografia; d - Profundidade da descontinuidade de Mohorovicic; ds - Espessura crustal no nível do mar; pt - Densidade da crosta; dw - Batimetria; pw - Densidade da água do mar; ∆p- Contraste de densidade (Crosta-Manto Litosférico) ao longo da raiz isostática. ... 57 Figura 24: Mapa de profundidades da Moho, obtidas a partir da aplicação do método de Airy-Heiskanen. Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13. ... 58 Figura 25: Mapa de profundidades da Moho, obtidas a partir da inversão de dados gravimétricos por Oliveira (2008). O intervalo de contorno é de 500 m no continente e 1 km na região oceânica. Os pontos vermelhos na PB são estimativas de espessura da crosta, obtidas por processamento de dados telesísmicos (França et al., 2006). O ponto azul na PB é uma estimativa da espessura crustal baseada na interpretação sísmica de reflexão profunda (Matos, 1992). ... 58 Figura 26: Mapas de EDT (A) e de profundidades da Moho (B). O polígono branco representa a localização da área de pesquisa. Os setores crustais estão separados pelas linhas pontilhadas branca e amarela: A - Crosta Continental Pouco Deformada; B - Crosta Continental Afinada/Transicional; C - Crosta Oceânica. A linha amarela pontilhada marca a localização da COB. As linhas brancas cheias representam as posições das linhas sísmicas (L1 e L2). As linhas pretas tracejadas representam as zonas de fraturas. As linhas pretas contínuas marcam as zonas de cisalhamento na região continental e a linha de costa. O contorno preto fino marca o limite emerso das bacias na região continental. As linhas brancas finas marcam os contornos da batimetria (A) e das profundidades da Moho (B). Bacias sedimentares do Nordeste oriental do Brasil: 1 - Bacia de Alagoas; 2 - Bacia de Pernambuco; 3 - Bacia da Paraíba; 4 - Bacia da Plataforma de Natal; 5- Platô de Touros; 6 - Bacia Potiguar. ... 63 Figura 27: Mapas de anomalias gravimétricas Bouguer (A), Ar-livre (B) e de derivada vertical Ar-livre (C). Para a legenda, consultar a Figura 26. ... 64 Figura 28: Mapas magnéticos de Amplitude do sinal analítico (A), Campo magnético total (B) e de derivada vertical do Campo magnético total (C). Para a legenda, consultar a Figura 26. ... 68 Figura 29: Modelo geofísico integrado. Do topo para baixo: Perfil das anomalias Bouguer (total, regional e residual) com a localização dos setores crustais; Anomalia Ar-livre modelada; Modelo geológico interpretativo; Seção sísmica L1 interpretada. Os horizontes estratigráficos foram obtidos em Barbosa et al. (2008) e Lima Filho e Barbosa (2010). O retângulo azul pontilhado no perfil das anomalias Bouguer mostra a região de Crosta Continental Afinada/Transicional. ... 69 Figura 30: Modelo geofísico integrado. Do topo para baixo: Perfil das anomalias Bouguer (total, regional e residual), com a localização dos setores crustais; Anomalia Ar-livre

modelada; Modelo geológico interpretativo; Seção sísmica L2 interpretada. Os horizontes estratigráficos foram obtidos por Barbosa et al. (2008) e Lima Filho e Barbosa (2010). O retângulo azul pontilhado no perfil das anomalias Bouguer mostra a região da Crosta Continental Afinada/Transicional. ... 72 Figura 31: Domínios crustais da margem continental e da área oceânica adjacente das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal. A linha preta pontilhada marca o contato entre os domínios tectônicos da Província Borborema, não associados à tectônica rifte, e o setor A (Crosta Continental Pouco Deformada - Marrom). A linha branca pontilhada apresenta o limite da crosta continental pouco deformada. A linha azul clara pontilhada representa a posição da COB. A região localizada entre a crosta continental pouco deformada e a crosta oceânica (B) é composta pela crosta continental afinada/transicional (Verde claro) e pela crosta proto-oceânica (Verde escuro). A região com interrogações no setor B representa a área de crosta afinada/transicional na Bacia da Plataforma de Natal. Para a definição mais robusta desta região, precisa-se de informações sísmicas. O Setor C representa a área de crosta oceânica com ocorrências de montes submarinos e zonas de fraturas (linhas pretas tracejadas). Domínios da PB: DS - Domínio Sul; DC - Domínio Central; MSC: Maciço São José do Campestre. ZCCN - Zona de Cisalhamento Congo-Cruzeiro do Nordeste. 76

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Composição do banco de dados gravimétricos, magnéticos e de elevação digital de terreno obtidos para esta pesquisa. ... 39 Tabela 2: Lista de filtros aplicados nos dados gravimétricos e magnéticos. ... 46 Tabela 3: Relação das unidades constituintes dos modelos geofísicos e as respectivas densidades utilizadas para a modelagem das curvas gravimétricas Ar-livre. ... 60

SUMÁRIO CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO ... 17 1.1 Apresentação e Localização ... 17 1.2 Justificativa da pesquisa ... 19 1.3 Objetivos do trabalho ... 19 1.3.1 Objetivos gerais ... 19 1.3.2 Objetivos específicos ... 19 1.4 Metodologia ... 20

1.5 Estrutura da dissertação e guia de leitura ... 22

CAPÍTULO II - GEOLOGIA REGIONAL ... 24

2.1 Introdução ... 24

2.2 Província Borborema ... 24

2.3 Geologia do Embasamento das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal ... 27

2.3.1 Geologia dos terrenos Rio Capibaribe, Alto Moxotó e Alto Pajeú ... 28

2.3.1 Geologia do Maciço São José do Campestre ... 30

2.4 Bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal ... 30

2.4.1 Bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal no contexto geral da Evolução do Atlântico ... 30

2.4.2 Visão geral da compartimentação Tectono-Sedimentar das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal ... 32

2.4.3 Estratigrafia das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal ... 34

CAPÍTULO III - MATERIAIS E MÉTODOS ... 38

3.1 Introdução ... 38

3.2 Banco de dados ... 38

3.2.1 Dados gravimétricos e de elevação digital de terreno (EDT) ... 38

3.2.2 Dados magnéticos ... 39

3.2.3 Dados sísmicos... 39

3.3 Processamento dos dados - Interpolação ... 42

3.4 Processamento dos dados - Filtragem ... 42

3.5 Cálculo das profundidades da Moho com base em dados topográficos/batimétricos ... 56

CAPÍTULO IV - RESULTADOS OBTIDOS ... 59

4.1 Introdução ... 59

4.3 Domínios crustais e Configuração estrutural ... 60

SETOR A (Crosta Continental Pouco Deformada) ... 61

SETOR B (Crosta Continental Afinada/Transicional) ... 65

SETOR C (Crosta Oceânica) ... 70

CAPÍTULO V - DISCUSSÕES ... 73

5.1 Introdução ... 73

5.2 Herança tectônica do embasamento ... 73

5.3 Configuração tectono-estrutural e tipo de margem rifteada ... 74

5.4 Distribuição dos domínios crustais e potencial exploratório ... 74

CAPÍTULO VI - CONCLUSÕES ... 77

CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO

1.1 Apresentação e Localização

Esta dissertação apresenta um conjunto de informações geofísicas e geológicas regionais acerca do trecho da margem continental brasileira que abrange as bacias da Paraíba (BPB) e da Plataforma de Natal (BPN) (Figura 1). O desenvolvimento desta pesquisa teve como alvo principal a avaliação da arquitetura e do estilo estrutural dos blocos crustais que compõem esta região do Atlântico Sul. Para isto, foram abordados aspectos da interpretação e modelagem de dados sísmicos e de campos potenciais regionais.

A caracterização de domínios crustais (Crosta Continental Pouco Deformada, Crosta Continental Afinada/Transicional e Crosta oceânica) e do estilo estrutural de segmentos que compõem margens rifteadas é um aspecto importantíssimo para ser estudado tanto do ponto de vista acadêmico, quanto aplicado na indústria do petróleo e gás. No primeiro caso, o comportamento reológico e o contexto tectono-estrutural podem ser analisados. No segundo, quando se estima as transições crustais de uma bacia sedimentar, diretamente está se falando a respeito da área de abrangência de seu potencial exploratório. Ou seja, quanto mais distante for o limite entre a Crosta Continental Afinada/Transicional e a Crosta Oceânica (COB), mais ampla será a área a ser explorada.

Esta dissertação faz parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Geociências, pelo Programa de Pós-Graduação em Geociências (PPGEOC) do Centro de Tecnologia e Geociências (CTG) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).

A construção desta dissertação teve o suporte financeiro do Programa de Recursos Humanos (PRH-26) da Agência Nacional do Petróleo, Gás & Biocombustíveis (ANP). O autor também recebe auxílio desde outubro/2013 até agosto/2015 do projeto de pesquisa "Investigação e Integração de Novos Parâmetros aos Métodos Geofísicos de Estudos de Sistemas Petrolíferos em Áreas de Novas Fronteiras", coordenado pelo Prof. Dr. José Antônio Barbosa.

Figura 1: Mapa topográfico/batimétrico com a localização da área de pesquisa (Polígono vermelho) e dos blocos exploratórios arrematados nas rodadas de leilões da ANP (Polígonos azuis: 9a rodada; Polígonos Laranjas: 11a rodada). Linhas pretas: Zonas de cisalhamento, linha de costa e limites interestaduais; Linhas azuis: Limites das Bacias na área continental; ZCPE: Zona de Cisalhamento Pernambuco; ZCPA: Zona de Cisalhamento Patos; 1: Bacia de Alagoas; 2: Bacia de Pernambuco; 3: Bacia da Paraíba; 4: Bacia da Plataforma de Natal; 5: Platô de Touros; 6: Bacia Potiguar.

1.2 Justificativa da pesquisa

As bacias de Pernambuco, Paraíba e da Plataforma de Natal, provavelmente, representam ainda as bacias marginais brasileiras menos estudadas. Esta ausência de trabalhos abrange as características mais básicas e importantes para o esforço exploratório, tais como bioestratigrafia, geofísica e história evolutiva. Além disso, ainda são muitas as lacunas em relação ao conhecimento sobre a separação dos continentes, Africano e Sul-Americano nesta faixa.

O presente trabalho tem por finalidade realizar um estudo do comportamento crustal da BPB e da BPN, incluindo as porções emersa e submersa. O objetivo maior deste estudo visa fornecer uma contribuição ao conhecimento geral destas áreas, permitindo assim, aumentar a compreensão da evolução geológica com implicações em relação ao seu potencial petrolífero.

A importância desta pesquisa encontra justificativa na necessidade de prosseguir com o esforço de obter uma melhor compreensão a respeito da natureza geológica da BPB e da BPN. O presente estudo trará melhor base de decisão para o interesse econômico que tem aumentado especialmente nas bacias de Pernambuco e da Paraíba, devido aos blocos exploratórios que foram arrematados nas rodadas 9 e 11 (Figura 1). Com isso, uma melhor interpretação dos compartimentos tectono-estruturais poderá ser utilizada para integrar ao conhecimento regional da área e permitir uma melhor compreensão do processo de abertura do Atlântico Sul.

1.3 Objetivos do trabalho

1.3.1 Objetivos gerais

O objetivo geral engloba a integração de dados geológicos e geofísicos regionais para a obtenção de um melhor entendimento dos domínios crustais e do estilo estrutural, desenvolvidos a partir do processo de abertura do Atlântico Sul. Esta integração compreendeu principalmente o processamento e interpretação de dados de campos potenciais, topográficos/batimétricos e sísmicos.

1.3.2 Objetivos específicos

i. Mapeamento dos domínios crustais (Crosta Continental Pouco Deformada, Crosta Continental Afinada/Transicional e Crosta oceânica), a partir de suas características gravimétricas e magnéticas;

ii. Estimativa da interface Crosta/Manto Litosférico (Descontinuidade de Mohorovicic), utilizando o método de Airy-Heiskanen;

iii. Interpretação sismoestratigráfica sob a ótica de transição crustal e estilo estrutural;

iv. Modelagem gravimétrica 2D, integrando todas as informações acima, para a estimativa da COB e avaliação dos domínios crustais.

1.4 Metodologia

Os métodos que foram empregados na elaboração desta dissertação podem ser visualizados no fluxograma da Figura 2.

i. Levantamento Bibliográfico: As pesquisas bibliográficas foram conduzidas para a maior consolidação dos conhecimentos nas temáticas relacionadas com os principais objetivos do trabalho. Sendo assim, os assuntos em que esta pesquisa mais se dedicou foram acerca da arquitetura de domínios crustais em margens passivas, estilos estruturais em margens rifteadas, evolução tectônica do Atlântico, interpretação e modelagem de dados gravimétricos, magnéticos e sísmicos, e estimativa de transições crustais.

ii. Compilação do banco de dados:

a) Dados gravimétricos e topográficos/batimétricos: Os dados gravimétricos regionais são provenientes do Modelo Geopotencial Terrestre (EGM 2008), disponibilizado pela Agência Nacional de Inteligência Geoespacial (NGA) (Pavlis et al., 2008). Com a compilação desses dados, os mapas de Gravidade do Mundo (WGM) mostram um conjunto de anomalias de alta resolução computadas em escala regional, a partir de modelos de elevação digital de terreno (ETOPO 1) e do campo de gravidade terrestre (EGM2008).

b) Dados magnéticos: As informações magnéticas regionais foram obtidas a partir do projeto EMAG2, que representa um avanço das informações contidas no projeto WDMAM. As fontes dos dados do projeto EMAG2 são provenientes de informações aéreas, marítimas e por satélites (Maus et al., 2009). Os dados magnéticos foram ajustados

para uma altitude de 4 km e o produto final apresenta um conjunto de dados do campo magnético terrestre com uma resolução de 2'x2' de arco.

c) Dados sísmicos: Os dados sísmicos utilizados neste trabalho foram provenientes do Plano de Levantamento da Plataforma Continental Brasileira (LEPLAC) e do Banco de Dados de Exploração e Produção da Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis (BDEP-ANP). Ambas as linhas sísmicas apresentam características regionais e foram usadas como base da construção dos modelos geofísicos 2D.

Figura 2: Fluxograma das atividades desenvolvidas para a realização desta dissertação.

iii. Processamento dos dados gravimétricos, magnéticos e topográficos/batimétricos: Para o processamento digital, inicialmente os dados de campos potenciais e topográficos/batimétricos foram interpolados pelo método de mínima curvatura. Nos dados gravimétricos e magnéticos, também foram aplicados alguns filtros no domínio do número

de onda. Os dados topográficos/batimétricos foram alvo da aplicação das rotinas computacionais para a obtenção da profundidade da Moho, a partir do modelo de Airy-Heiskanen. Todo o processamento digital dos dados foi realizado no software Oasis Montaj (versão 8.2, Geosoft).

iv. Interpretação dos dados: Na interpretação dos dados sísmicos, gravimétricos e magnéticos, buscou-se, principalmente, a análise e distinção dos domínios crustais. Este exercício se deu através da correlação entre as estimativas das profundidades da Moho, da espessura crustal e de suas respectivas assinaturas sísmicas e de campos potenciais.

v. Modelagem gravimétrica 2D: A modelagem gravimétrica 2D foi efetuada nos dados de anomalias Ar-Livre, por meio do ajuste de blocos com densidades inferidas para a área de pesquisa a partir de informações compiladas da literatura. Os modelos gravimétricos foram elaborados ao longo da localização das linhas sísmicas e construídos com base na interpretação sismoestratigráfica das principais unidades crustais e feições estruturais. Os parâmetros dos modelos gravimétricos são as profundidades da Moho, a espessura sedimentar, obtida pela conversão Tempo x Profundidade dos dados sísmicos, e as densidades dos blocos crustais. Com isso, curvas gravimétricas teóricas foram ajustadas às anomalias observadas. A modelagem gravimétrica 2D foi realizada no menu GM-SYS 2D do software Oasis Montaj (versão 8.2, Geosoft).

viii. Redação da Dissertação: O resultado de todo o trabalho que foi sintetizado acima está expresso neste texto, compondo assim, o documento de registro final desta dissertação.

1.5 Estrutura da dissertação e guia de leitura

Esta dissertação foi elaborada em 6 capítulos. Com isso, abaixo segue uma descrição sumarizada a respeito de cada um deles.

Capítulo I: Traz os aspectos introdutórios ao tema da pesquisa. Essas informações contêm a localização da área, apresentação da proposta da pesquisa, e os objetivos e técnicas empregadas.

Capítulo II: Apresenta uma revisão acerca da geologia regional, onde a área de pesquisa está inserida. Isso envolveu uma descrição geológica da área no contexto da evolução geotectônica do Atlântico sul, uma avaliação em escala regional sobre o

embasamento pré-cambriano e as respectivas estruturas tectônicas, e a abordagem das unidades geológicas que compõem as bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal.

Capítulo III: Este capítulo descreve a compilação dos dados geofísicos e topográficos/batimétricos, além das técnicas de processamento e os parâmetros envolvidos na transformação dos dados gravimétricos, magnéticos e topográficos/batimétricos.

Capítulo IV: São apresentados os resultados obtidos pela interpretação e modelagem integrada dos dados, sob a ótica de transições crustais e arquitetura estrutural.

Capítulo V: Aborda as discussões a respeito dos controles estruturais e tectônicos regionais exercidos pelo embasamento na formação das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal. Além desses, este capítulo apresenta a configuração estrutural e definição da margem rifteada, a distribuição dos domínios crustais e o respectivo potencial exploratório da área de pesquisa.

Capítulo VI: Apresenta as conclusões da dissertação oferecendo uma nova visão a respeito dos tipos crustais e do estilo estrutural da margem continental que as bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal estão inseridas.

CAPÍTULO II - GEOLOGIA REGIONAL

2.1 Introdução

O trecho da margem continental brasileira, compreendida entre os platôs de Pernambuco e de Touros (Figura 3), corresponde à porção do continente Sul-Americano que representou o último elo de ligação com o continente africano. Isto provavelmente se deu durante a fase mais tardia da evolução do Rifte Atlântico, há aproximadamente 105-100 milhões de anos (Caixeta et al., 2014; Granot e Dyment, 2015). A abertura do Oceano Atlântico Sul se iniciou no Jurássico superior, mas se desenvolveu plenamente durante o Cretáceo. A BPB e a BPN repousam de forma discordante sobre o embasamento pré-cambriano, pertencente aos domínios ou sub-províncias Central e Norte da Província Borborema (PB), respectivamente. Este é o cenário geológico e tectônico regional no qual se desenvolveu o presente trabalho.

2.2 Província Borborema

Esta província foi definida inicialmente por Almeida et al. (1977) como sendo um domínio geológico-estrutural localizado no nordeste oriental do Brasil, limitado a sul pelo Cráton São Francisco, a oeste pela Bacia do Parnaíba e a norte e leste pelas bacias marginais. Recentemente, a partir dos trabalhos de De Castro et al. (2013, 2014) e Araujo et al. (2013), o limite oeste da PB seria o Bloco do Parnaíba, que representaria uma extensão do Cráton Amazônico-Oeste Africano (Figura 4). A configuração tectônica da PB foi inicialmente descrita como um conjunto de maciços e sistemas de dobramentos estruturados durante a Orogênese Brasiliana (em torno de 0,6 Ga) no final do Neoproterozoico (Brito Neves, 1975; Almeida et al.,1976). Com a evolução das pesquisas, a PB passou a ser interpretada como o resultado da ocorrência e superposição de mais de uma orogênese ao longo do tempo, e sua complexidade tectônica foi atribuída à aglutinação de terrenos alóctones, separados por extensas zonas de cisalhamento (Jardim de Sá et al.,1992; Jardim de Sá, 1994; Santos, 1996; Santos et al., 2000). Entretanto, alguns pesquisadores defendem a existência apenas de faixas dobradas ensiálicas, cujos sedimentos neoproterozoicos, depositados sobre um embasamento Arqueano a Paleoproterozoico foram deformados e metamorfisados na Orogênese Brasiliana (Neves, 2003; Neves et al., 2006).

Figura 3: Mapa das bacias marginais do nordeste oriental do Brasil, com destaque para os segmentos localizados entre a ZCPE e o Alto de Touros (Retângulo vermelho) (Modificada de Barbosa, 2007). A estimativa da COB é baseada nos mapas de Karner e Driscoll (1999) e Gomes (2005).

Figura 4: Mapa paleogeográfico da Plataforma Sul-Americana, mostrando a Província Borborema, áreas cratônicas, blocos continentais, e orógenos Neoproterozoicos e Cambrianos (Modificado de Araujo et al., 2013). Áreas cratônicas: AM = Amazônico; WA = Oeste Africano; SF = São Francisco; C = Congo; S = 'Metacráton' do Saara.

Por sua vez, Araujo et al. (2013) propuseram que a evolução da PB estaria condicionada a um mecanismo de extrusão tectônica, resultante da interferência de dois importantes eventos colisionais durante o Neoproterozoico (620-570 Ma). Independente da maneira de como a província evoluiu, suas unidades litoestratigráficas consistem de um embasamento Arqueano a Paleoproterozoico, composto por blocos gnáissico-migmatíticos. Além desses, a PB abrange várias faixas de dobramentos compostas por sequências metassedimentares e metavulcanossedimentares e por um expressivo volume de intrusões graníticas, datadas do Neoproterozoico (Brito Neves et al., 2000; Van Schmus et al., 2003; Neves et al., 2012). O arcabouço tectono-estrutural da PB apresenta uma série de zonas de cisalhamento de escala crustal que representam extensas ramificações a partir do sistema de cisalhamento Transbrasiliano (Araujo et al., 2013). Entre essas zonas de cisalhamento, destacam-se a de Pernambuco e Patos, que são responsáveis por dividir a PB em três grandes domínios ou sub-províncias: Sul, Central e Norte (Figura 5).

Figura 5: Mapa simplificado da Província Borborema e seus domínios (Sul, Central e Norte), com a distribuição temporal e espacial de corpos granitóides (Modificado de Araujo et al., 2013). As bacias marginais estão posicionadas e é possível ver sua relação com a compartimentação estrutural da PB.

Após a amalgamação do Gondwana e com a PB estruturada, esta passou a ser retrabalhada a partir do Paleozoico com a implementação de riftes intracontinentais (De Castro et al., 2013, 2014) e a formação da Sinéclise do Parnaíba. No Mesozoico, ocorreu a fragmentação do Pangeia, levando a consequente formação do Atlântico, com o desenvolvimento de riftes interiores e a evolução da margem continental brasileira (Asmus, 1984; Matos, 1992). Após a separação entre a América do Sul e a África, dois importantes eventos marcaram o Cenozoico: O vulcanismo Macau (Sial, 1976; Almeida et al., 1988; Mizusaki et al.,2002; Souza et al., 2004) e o soerguimento do Planalto da Borborema (Ab’Saber, 1953; Mabesoone e Castro, 1975; Castro e Mabesoone, 1980; Oliveira e Medeiros, 2012; Lima et al., 2015).

2.3 Geologia do Embasamento das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal

O embasamento da margem continental inserida entre a zona de cisalhamento Pernambuco e o Platô de Touros é composto por unidades dos domínios Central e Norte

(Figura 5). No caso da Bacia da Paraíba, seu embasamento engloba as porções mais orientais do Domínio Central, e este é dividido de sul para norte pelos terrenos Rio Capibaribe, Alto Moxotó e Alto Pajeú (Figura 6). O embasamento da Bacia da Plataforma de Natal é composto pelo bloco crustal do Maciço São José do Campestre, inserido no Domínio Norte (Figura 6). Do ponto de vista estrutural, o Domínio Central apresenta uma geometria em pares conjugados de zonas de cisalhamento de alto ângulo, dispostas nas direções E-W e NE-SW, apresentando cinemáticas dextral e sinistral, respectivamente (Neves et al., 2012; Araujo et al., 2013) (Figura 6). Já o Domínio Norte encontra-se fortemente balizado pelas zonas de cisalhamento de alto ângulo NNE-SSW, ramificadas a partir da zona de cisalhamento Patos e com cinemática dextral (Figura 6) (Araujo et al., 2013).

2.3.1 Geologia dos terrenos Rio Capibaribe, Alto Moxotó e Alto Pajeú

O Terreno Rio Capibaribe encontra-se limitado com o Domínio Sul e com o Terreno Alto Moxotó pelas zonas de cisalhamento Pernambuco e Congo-Cruzeiro do Nordeste, respectivamente (Figura 6). A geologia deste compartimento é definida como uma faixa de dobramentos composta por sequências metassedimentares principalmente de idade Neoproterozoica, além de intrusões graníticas relacionadas com a Orogênese Brasiliana. O embasamento deste terreno é dominado por ortognaisses bandados de composição diorítica a granodiorítica com idades entre 2.12, 1.97 e 1.5 Ga (Sá et al., 2002; Neves et al., 2006).

O Terreno Alto Moxotó (Figura 6) corresponde a uma lasca do embasamento gnáissico-migmatítico Paleoproterozoico que foi retrabalhado no Neoproterozoico e unidades supracrustais metassedimentares e metavulcanossedimentares (Brito Neves et al., 2000). As unidades supracrustais fazem parte dos complexos Sertânia e Caroalina, apresentando xistos e paragnaisses, com menor ocorrência de marga, quartzito e rochas cálcio-silicáticas.

Figura 6: Arcabouço geológico-estrutural da PB com a distribuição dos principais terrenos e zonas de cisalhamento (modificado de Oliveira, 2008).

O Terreno Alto Pajeú está limitado a sul e a norte pelo Terreno Alto Moxóto e o Maciço São José do Campestre, pela Nappe Serra de Jabitacá e pela zona de cisalhamento Patos, respectivamente (Figura 6). Neste terreno há uma predominância de sequências orogênicas tipo Cariris Velhos (Complexos Salgueiro-Riacho Gravatá e São Caetano), com a presença de rochas metassedimentares intercaladas com porções metavulcânicas e metavulcanossedimentares (Bittar, 1998; Santos et al., 2002). Além desses, a presença de um volumoso magmatismo granítico sin-colisional são representados pela suíte Recanto/Riacho do Forno.

2.3.1 Geologia do Maciço São José do Campestre

Este maciço está limitado a oeste e a sul pelas zonas de cisalhamento Picuí-João Câmara e Patos (Figuras 6 e 7). Sua geologia é composta por ortognaisses Arqueanos tipo tonalito-trondhjemito-granodiorito (TTG) e associações do tipo greenstone belt, que foram formados durante vários e complexos eventos acrescionários, que datam desde 3,45 até 2,69 Ga (Dantas et al., 2004, 2013). Este núcleo Arqueano é bordejado por terrenos gnáissicos cálcio-alcalinos Paleoproterozoicos (2,15 - 2,25 Ga) e encontra-se recoberto por coberturas metassedimentares do Grupo Seridó e intrudidos por corpos graníticos, alojados por zonas de cisalhamento, que foram datados com cerca 575 Ma.

2.4 Bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal

2.4.1 Bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal no contexto geral da Evolução do Atlântico

A propagação da deformação do rifte Atlântico Sul ocorreu de sul para norte em um processo diacrônico (Bueno, 2004) (Figura 8). Este avanço da deformação se deu provavelmente em quatro estágios, a partir do modelo de rifte propagante: 1) o primeiro breakup aconteceu em torno de 132 Ma, com a produção das primeiras gerações de seaward dipping reflectors (SDRs) (Bueno, 2004), entre as bacias de São Jorge e Pelotas (Figura 8); 2) avançando para norte, o segundo breakup se deu a aproximadamente 126 Ma e abrange até a região da Bacia de Santos (Bueno, 2004) (Figura 8); 3) o terceiro estágio avançou a partir do Platô de São Paulo e alcançou as regiões das bacias do Jacuípe e de Sergipe, no Aptiano Superior, em torno de 112 Ma (Bueno, 2004) (Figura 8); 4) provavelmente, o último estágio do breakup do Atlântico ocorreu entre 105 e 98Ma, englobando as regiões das bacias de Alagoas, Pernambuco, Paraíba e Plataforma de Natal (Caixeta et al., 2014; Heine e Brune, 2014; Granot e Dyment, 2015) (Figura 8). Heine e Brune (2014) avaliaram aspectos temporais e geodinâmicos da propagação do rifte Atlântico, a partir da análise cinemática de placas tectônicas e modelagem numérica. Eles propuseram que o afinamento crustal do último elo de ligação (bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal na porção da placa sul-americana) entre os continentes sul-americano e africano estaria condicionado por um forte incremento de velocidades na separação da placa sul-americana. Entretanto, a partir da Bacia de Pernambuco até a Bacia da Plataforma de Natal, devido à falta de dados sísmicos profundos e de poços na parte

offshore, a forma como os fenômenos tectônicos e magmáticos se desenvolveram ainda são muito pouco conhecidos.

Figura 7: Mapa geológico-estrutural do Maciço São José do Campestre (modificado de Araújo et al., 2014). Zonas de cisalhamento: ZCPA = Patos, ZCRM = Remígio, ZCBR = Brejinho, ZCJC = João Câmara. As linhas pontilhadas marcam a extensão das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal.

Figura 8: Mapa de localização das placas Sul-Americana e Africana com a posição das principais bacias e zonas de fraturas (Adaptado de Granot e Dyment, 2015). As linhas pontilhadas (branca, amarela, preta e verde) e os números em branco representam os quatro estágios da propagação do rifte. Estas considerações foram propostas principalmente pela correlação dos trabalhos de Bueno (2004) e Caixeta et al. (2014).

2.4.2 Visão geral da compartimentação Tectono-Sedimentar das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal

A herança tectônica do embasamento, os fenômenos térmicos e as possíveis diferenças nas taxas de afinamento e estiramento crustal das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal, provavelmente, causaram marcantes diferenças em seus estilos tectônicos quando comparados com a Bacia de Pernambuco (Barbosa e Lima Filho, 2006; Barbosa et al., 2008). As bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal apresentam-se com padrões tectônicos similares, marcada por uma região plataformal estreita com pouca cobertura sedimentar, por uma quebra abrupta da plataforma continental, além de pouca ou quase ausência de rochas magmáticas (Barbosa e Lima Filho, 2006; Barbosa et al., 2008). Por sua vez, a Bacia de Pernambuco apresenta uma bacia interna, separada da bacia

oceânica por uma charneira alongada, um platô formado sobre crosta continental afinada e com espessa cobertura sedimentar, além de uma significativa contribuição magmática (Oliveira, 2013).

A partir da análise de uma série de poços, é possível avaliar o comportamento estrutural das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal na faixa costeira (Figuras 9 e 10). A ZCPE apresenta-se como uma região de fronteira importantíssima que segmentou os setores a sul (Bacia de Pernambuco) e a norte (bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal) (Figura 10).

Figura 9: Contorno estrutural do embasamento da faixa costeira das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal, produzidos a partir de 185 poços que alcançaram o embasamento (Barbosa et al., 2007). A) Mapa da profundidade do embasamento e B) Seções geológicas interpretadas a partir dos dados interpolados e da correlação estratigráfica dos poços.

Na Bacia da Paraíba, o embasamento apresenta profundidades máximas em torno de 400 m e fica mais raso em direção à Bacia da plataforma de Natal (em torno de 200 m) (Figura 9). Em contrapartida, na região da Bacia de Pernambuco, o poço 2CP-01-PE alcançou a profundidade de quase 3 km e não atingiu o embasamento. Do ponto de vista tectono-estratigráfico, os embasamentos da BPB e da BPN permaneceram altos durante o Aptiano e o Albiano (Barbosa e Lima Filho, 2006), e esta configuração provavelmente causou a ausência de depósitos dessas idades na faixa costeira dessas bacias.

A partir da análise estrutural, em termos geométricos e cinemáticos, na região da faixa costeira das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal existem três padrões estruturais relacionados com a propagação do rifte (Barbosa e Lima Filho, 2006): 1) lineamentos E-W e NE-SW associados com as zonas de cisalhamento do embasamento e com falhas de transferência, que provavelmente estão relacionadas com a evolução do rifte, a partir da reativação das estruturas do embasamento; 2) falhas normais e de transferência possivelmente geradas durante o rifteamento, com direção NW-SE; e 3) menos abundante, as falhas e fraturas de direção N-S. Ao longo de exposições de coberturas carbonáticas do Maastrichtiano e do Paleoceno (Fase Drifte) é possível observar fraturas distensionais NW-SE, preenchidas por calcita. Essas estruturas poderiam estar relacionadas a reativações tardias de estruturas do embasamento como proposto por Bezerra et al. (2014). Na região offshore, a compreensão sobre o estilo estrutural e a forma como os compartimentos tectono-sedimentares evoluíram, ainda permanecem em aberto, e esta dissertação tentará elucidar as primeiras características regionais acerca desta porção.

2.4.3 Estratigrafia das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal

A falta de poços estratigráficos tem dificultado bastante a compreensão da evolução estratigráfica dessas bacias. O único poço exploratório está localizado na região da Ilha de Itamaracá (2 IST-1-PE) e atingiu o embasamento da Bacia da Paraíba a cerca de 400 metros (Figuras 9 e 10). Além desse, outros poços utilizados para investigação hidrogeológica fazem parte do acervo de dados utilizados para o conhecimento da estratigrafia da BPB e da BPN (Barbosa e Lima Filho, 2006).

Figura 10: Seção geológica ao longo da faixa costeira da área de estudo (bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal) e da Bacia de Pernambuco, com os principais compartimentos estruturais e coberturas sedimentares (Barbosa et al., 2007).

Com relação à Bacia da Paraíba, esta se divide na faixa costeira pelas sub-bacias Olinda e Alhandra-Miriri (Figuras 9, 10 e 11). A cobertura sedimentar basal desses compartimentos é marcada pela Formação Beberibe (Figuras 9b, 10 e 11), que apresenta arenitos grossos, depositados em sistemas aluvial e fluvial. Pelo fato dos dados bioestratigráficos desta formação serem escassos, as estimativas de primeira ordem marcam as idades entre o Turoniano e o Santoniano. Os depósitos transicionais (arenitos calcíferos) da Formação Itamaracá (Campaniano - Eo-Maastrichtiano) (Figuras 9b, 10 e 11) marcam um estágio de transgressão marinha da bacia. Sendo que a porção superior desta formação é marcada por uma ampla camada de fosfato, que é explotada desde a década de 1970. A Formação Gramame (Figuras 9b, 10 e 11) é composta por margas, calcários margosos e calcários e datam do Maastrichtiano. Esses depósitos marcam a estabilização das condições marinhas associadas a rampa carbonática rasa. Os depósitos da Formação Maria Farinha (Figuras 9b, 10 e 11) datam do Daniano e encontram-se sobrepostos a Formação Gramame. Os depósitos que compõem esta formação são carbonatos margosos e carbonatos arenosos, provavelmente associados a sistemas recifal e lagunal. A formação mais superior, completando a coluna sedimentar desta Bacia, é composta pela Formação Barreiras (Figuras 9b, 10 e 11), formada a partir do Mioceno e Pleistoceno. Várias bacias marginais do Brasil receberam sua deposição a partir de sistemas aluvial, fluvial e deltaico (Rosseti e Góes, 2009).

Na faixa costeira, a Bacia da Plataforma de Natal é subdividida pelas sub-bacias de Canguaretama e Natal (Figuras 9, 10 e 11). A sua coluna sedimentar é dominada por arenitos calcíferos, calcários arenosos e margas (Barbosa et al., 2007). O preenchimento sedimentar ocorreu relacionado a uma plataforma muito estreita e influenciada por influxo de material siliciclástico em uma restrita rampa rasa. A sequência basal (Figuras 9b, 10 e 11) é de idade Turoniana e formada por calcários recristalizados com grãos siliciclásticos detritais, além de arenitos calcíferos. Esta sequência á frequentemente mencionada como a continuação da deposição da Formação Jandaíra (Bacia Potiguar) (Lana e Roesner, 1999). A sequência superior (Figuras 9b, 10 e 11) abrangem os depósitos de idade Campaniana e Maastrichtiana que são formados por margas siltosas, calcários arenosos e arenitos calcíferos (Barbosa et al., 2007). A sequência superior possivelmente é correlata das formações Itamaracá e Gramame (Bacia da Paraíba), entretanto, provavelmente os sistemas deposicionais eram mais rasos, os quais resultaram em diferentes associações de fácies (Barbosa e Lima Filho, 2006). A sequência mais nova, assim como na BPB, engloba os

CAPÍTULO III - MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Introdução

Este capítulo se dedicará a descrição básica dos procedimentos de compilação e processamento dos dados gravimétricos, magnéticos, sísmicos e topográficos/ batimétricos, utilizados nesta dissertação. No geral, os conjuntos dos dados englobam informações geofísicas dispostas em escala regional, que fazem parte de grandes acervos de bancos de dados nacionais e internacionais, os quais são disponibilizados para a realização de pesquisas acadêmicas. O processamento dos dados gravimétricos e magnéticos foi executado por meio de dois passos: i) interpolação dos dados e ii) aplicação de filtros no domínio do número de onda. A manipulação dos dados topográficos/batimétricos, pelo método de Airy-Heiskanen, permitiu a estimativa de primeira ordem das profundidades da descontinuidade de Mohorovicic. Sendo assim, inicialmente serão descritas as informações da compilação de cada banco de dados e na sequência serão abordados os aspectos do processamento digital dessas informações.

3.2 Banco de dados

3.2.1 Dados gravimétricos e de elevação digital de terreno (EDT)

Os dados gravimétricos e de elevação digital de terreno são provenientes do Modelo Geopotencial Terrestre (EGM 2008) e do ETOPO 1, respectivamente (Tabela 1). Esses dados foram disponibilizados pela Agência Nacional de Inteligência Geoespacial (NGA) (Pavlis et al., 2008). O modelo EGM2008 inclui valores do campo de gravidade obtidos por uma compilação global/regional de dados terrestres, marítimos, aéreos, e de altimetria e gravimetria por satélites (Topex/Poseidon e Grace, por exemplo). O banco de dados do ETOPO 1 é composto por dados da elevação digital de terreno (topografia e batimetria) do planeta e disponibilizado em arquivos de planilhas e grids. Essas informações foram obtidas pela compilação de dados topográficos e batimétricos terrestres, marítimos e por altimetria de satélites. Com a manipulação desses conjuntos de dados (EGM2008 e ETOPO 1), os mapas de Gravidade do Mundo (WGM) (Balmino et al., 2012; Heiskanen e Moritz, 1967) mostram um quadro de anomalias Ar-livre (AAL), Bouguer completo (BC) e Isostática residual (ISR) computadas em escala regional. Os

arquivos disponibilizados incluem os mapas, grids e arquivos em planilha com valores de AAL, BC, ISR e de EDT com uma resolução de 1'x1' de arco (Pavlis et al., 2008; Amante e Eakins, 2009).

3.2.2 Dados magnéticos

Os dados magnéticos foram compilados a partir do projeto EMAG2 (Tabela 1), que representa um avanço das informações contidas no projeto WDMAM. Os dados do projeto EMAG2 são provenientes de medidas do campo geomagnético por meio de levantamentos aéreos, marítimos e por satélites (Maus et al., 2009). Os dados de campo magnético total (CMT) são disponibilizados em formatos de grids e planilhas, nivelados a uma altitude de 4 km. O produto contem um conjunto de dados do campo magnético terrestre com uma resolução de 2'x2' de arco.

Tabela 1: Composição do banco de dados gravimétricos, magnéticos e de elevação digital de terreno obtidos para esta pesquisa.

NATUREZA DO DADO QUANTIDADE DE DADOS

GLOBAL/REGIONAL - AR-LIVRE - EGM2008 33.800

GLOBAL/REGIONAL - BOUGUER - EGM2008 33.800

GLOBAL/REGIONAL - ISOSTÁTICA - EGM2008 33.800

GLOBAL/REGIONAL - TOPOGRAFIA E BATIMETRIA - ETOPO1 33.800

GLOBAL/REGIONAL - TMI - EMAG2 33.164

TOTAL DE DADOS 168.364,00

3.2.3 Dados sísmicos

O conjunto de dados sísmicos utilizados nesta dissertação é composto por duas linhas sísmicas multicanais (Figura 12). Uma delas é proveniente do programa LEPLAC (L1) e a outra é oriunda do BDEP-ANP (L2). Esses dados foram adquiridos em diferentes épocas entre os anos de 1970 e 1992 com objetivos ligeiramente distintos. A linha sísmica do programa LEPLAC (L1) faz parte de uma compilação que foi adquirida com objetivos voltados para o entendimento da plataforma continental e da área oceânica adjacente do Brasil. Já a linha sísmica proveniente do BDEP-ANP (L2) faz parte de um programa de exploração das bacias marginais, adquiridos pela indústria do petróleo e gás, e financiados principalmente pela PETROBRAS. Ambas as linhas sísmicas foram disponibilizadas em formato seg-Y, empilhadas e migradas em tempo. A linha L1, apresenta um perfil profundo (cerca de 11s) e encontra-se localizada na região de fronteira entre o platô de Pernambuco e o final da região plataformal da Bacia da Paraíba (Figuras 12a e 12b). A linha L2 (Figuras 12A e 12C) está inserida na Bacia da Paraíba e inicia a aproximadamente

5 km da linha de costa. Esta linha sísmica não é tão profunda quanto a L1, cujo tempo de registro foi de 7s. Estas linhas são fundamentais para a avaliação integrada com os métodos potenciais na discriminação de cada domínio crustal e na interpretação do estilo estrutural dos setores crustais da área de estudo.

Figura 12: A) Mapa de Elevação digital de terreno da margem continental do NE do Brasil com a localização da área de estudo (Polígono vermelho) e das duas linhas sísmicas L1 e L2 (Linhas azuis). B) Linha

sísmica L1. C) Linha sísmica L2.

3.3 Processamento dos dados - Interpolação

A partir dos arquivos de planilhas dos bancos de dados gravimétricos, magnéticos e de elevação digital de terreno, as interpolações dessas informações foram efetuadas pelo método de mínima curvatura. Este método foi escolhido por ajustar suavemente os dados que estão sendo utilizados. Além disso, promove a interpolação de um considerável volume de dados com baixo tempo de processamento (Geosoft, 2013). Na Gravimetria, os dados de anomalias gravimétricas Ar-livre, Bouguer completo e Isostática residual foram interpolados com células de 5 km x 5 km (Figuras 13 e 14A). Os dados magnéticos de Campo total também foram interpolados com células de 5 km x 5 km (Figura 14B). O mapa de elevação digital de terreno foi obtido pela interpolação dos dados em uma malha regular de 5 km x 5 km (Figura 12A).

3.4 Processamento dos dados - Filtragem

Após os processos de compilação e interpolação dos dados, os mesmos foram filtrados. Neste tópico, serão elucidadas as etapas de filtragem em 2D. De uma forma bem geral, os objetivos fundamentais do procedimento de filtragem são de realçar e/ou eliminar certas componentes de comprimento de onda, que estão inseridas no espectro de potência dos dados de campos potenciais e que refletem características específicas das fontes causadoras das anomalias. Este tipo de análise permite a obtenção de informações valiosas a respeito da geologia em subsuperfície, tanto com respeito às fontes profundas (Por exemplo: interface crosta-manto litosférico), quanto com as fontes rasas (Por exemplo: interface embasamento-cobertura sedimentar). Para a filtragem dos dados no domínio do número de onda, quatro etapas foram seguidas (Figura 15): 1) Transformada de Fourier, 2) Geração e Análise do espectro de potência, 3) Definição e Aplicação de filtros e 4) Transformada Inversa de Fourier. Abaixo, segue uma descrição sumarizada da aplicação dessas etapas. Na sequência serão abordadas as definições teóricas básicas dos filtros que foram utilizados nos dados gravimétricos e magnéticos desta dissertação.

1) A transformada de Fourier fará com que os dados sejam levados do domínio do espaço para o domínio do número de onda. Essa mudança de domínio é aplicada para facilitar o processamento do sinal geofísico com ganho de tempo no trabalho computacional.

2) Com os dados transformados no domínio do número de onda, o espectro de potência deles são gerados, abrangendo as informações de todas as fontes que compõem o sinal

geofísico (Spector e Grant, 1970). Isso engloba as respostas de fontes rasas, intermediárias e profundas. Essas informações são de grande importância para direcionar a escolha e os parâmetros físico-matemáticos dos filtros. De uma forma bem ampla, os números de onda menores irão conter o conteúdo do sinal relacionado às estruturas profundas e os maiores irão conter informações das estruturas mais rasas.

3) Os filtros compreendem uma série de operadores matemáticos com diferentes funcionalidades, sendo utilizados basicamente para decompor as componentes de diferentes comprimentos de onda do sinal geofísico. Esses processos englobam geralmente a separação e o realce de anomalias relacionadas a fontes rasas (residuais) e/ou profundas (regionais). Além dessas informações, existem filtros que são aplicados para análise de alinhamentos ou tendências geofísicas que são fiéis na representação da estruturação geológica. Também existem alguns filtros que podem ser bastante úteis para a definição de bordas e centros de anomalias, marcando assim, a geometria das respectivas fontes anômalas. Neste trabalho foram aplicados alguns filtros com objetivos voltados para a separação regional-residual, cujos parâmetros físico-matemáticos (definição dos filtros) serão descritos no próximo tópico.

4) Após a aplicação dos filtros no domínio do número de onda, a transformada inversa de Fourier é aplicada para que os dados voltem para o domínio do espaço, onde as informações apresentam-se apropriadas para as etapas de interpretação.

Figura 13: A) Mapa de anomalias Ar-Livre. B) Mapa de anomalias Bouguer. Linhas pretas: Zonas de cisalhamento e linha de costa. Polígonos transparentes: Contorno das bacias na região continental. Linhas brancas: Contornos batimétricos e localização das linhas sísmicas. Os números de 1 a 6 são as indicações das bacias sedimentares do NE oriental brasileiro (Consultar a Figura 1 para identificação dos nomes das bacias).

Figura 14: A) Mapa de anomalias isostáticas residuais. B) Mapa de anomalias magnéticas de campo total. Para legenda, consultar a figura anterior.

Figura 15: Passo a passo para a filtragem dos dados gravimétricos e magnéticos.

3.4.1 Definição dos filtros

A tabela 2 mostra a lista de filtros que foram aplicados nos dados gravimétricos e magnéticos. Esta parte da dissertação trará as definições básicas de cada uma das técnicas de filtragem utilizadas nesta pesquisa, abrangendo a sua expressão físico-matemática e a aplicação dessas nos dados de campos potenciais.

Tabela 2: Lista de filtros aplicados nos dados gravimétricos e magnéticos. Filtros Gravimétricos Filtros Magnéticos

Separação Regional-Residual

Separação Regional-Residual

Derivada Vertical (D.V) Derivada Vertical (D.V)

Sinal Analítico (ASA)

i) Separação Regional-Residual pelo Filtro Gaussiano

Esta técnica funciona como um filtro de frequência do tipo passa-banda, com o decaimento do filtro apresentando uma distribuição gaussiana (ou normal) em torno da frequência de corte. As frequências de corte são escolhidas a partir do desvio padrão da função gaussiana (ko) (Geosoft, 2013) (Figura 16). A expressão matemática deste filtro no domínio do númeto de onda é dada pela equação 1:

( ) = 1 − ²/ ² _Eq.1,

onde representa o número de onda escalar.

Figura 16: Representação gráfica do filtro gaussiano de separação regional-residual (Modificado de Geosoft, 2013).

Com este filtro pode-se identificar as componentes de altas ou baixas frequências, permitindo a separação das anomalias residuais e regionais, respectivamente. Os números de onda escolhidos para a separação dos dados gravimétricos (BC) e magnéticos (CMT) foram 0,007 e 0,02 km-1, respectivamente. A Figura 17 apresenta os espectros de potência desses dados com os devidos números de onda de corte utilizados. As Figuras 18 e 19 ilustram os mapas de separação regional-residual dos dados gravimétricos e magnéticos, respectivamente.

Figura 17: Espectros de potência radial médio dos dados gravimétricos (A) (anomalias Bouguer - Painel superior) e magnéticos (B ) (Campo magnético total - Painel inferior). As retas azuis, vermelhas e pretas marcam as aproximações para a segmentação dos números de onda menores (fontes profundas) e maiores (fontes rasas), respectivamente.

ii) Derivada Vertical (D.V)

A derivada do sinal geofísico na direção Z ou vertical é um filtro matematicamente definido pela seguinte expressão (Equação 2) no domínio do número de onda (Geosoft, 2013):

( ) = Eq.2,

o parâmetro n é a ordem da derivada e r é o número de onda angular (radianos por unidades de medição): = 2 , onde k está expresso em ciclos por unidade de medição (Número de onda escalar).

A derivada vertical é comumente aplicada aos dados de campos potenciais para realçar fontes geológicas rasas. Para anomalias monopolares ou reduzidas ao polo magnético, o centro da anomalia é expresso por um máximo positivo e as bordas por zeros. Nos dados de campos potencias desta pesquisa, foi utilizada a derivada vertical de primeira ordem. Este filtro foi aplicado às anomalias magnéticas de campo total e gravimétricas Ar-livre, Bouguer residual e Isostática residual (Figuras 20 e 21).

iii) Amplitude do sinal analítico 3D (ASA)

O filtro de amplitude do sinal analítico 3D é matematicamente definido como a raiz quadrada da soma dos quadrados das derivadas da função do campo potencial (f) nas direções x, y e z (Equação 3) (Nabighian, 1972; Roest et al., 1992):

= ( / )² + ( / )² + ( / )² Eq.3

Este processo é útil na localização das bordas e centros de fontes magnéticas, particularmente quando há remanescência e/ou interpretações confusas em baixas latitudes magnéticas. A Figura 22A mostra o mapa de amplitude do sinal analítico (ASA) que foi aplicado apenas nos dados magnéticos de campo total.

iv) Redução ao Polo Magnético (RTP)

Este filtro é bastante utilizado em dados magnéticos, pois o mesmo posiciona as anomalias diretamente sobre as fontes, simulando o campo geomagnético no pólo magnético terrestre, fazendo com que elas possam ser interpretadas de forma monopolar (Grant e Dodds, 1972). O filtro é matematicamente definido pela Equação 4:

= [ ( ) . ( ). ( ]²

[ ( ) ( ). ( )].[ ( ) ( ). ( ], se (І І<І І), = Eq.4

Os parâmetros utilizados na equação apresentam a seguinte definição: é a inclinação geomagnética;

é a inclinação aparente (Neste caso, foi aplicado o valor de - 65,46°), utilizada para a correção de amplitude (não pode ser menor do que );

Declinação geomagnética;

A Figura 22B apresenta o mapa de anomalias magnéticas reduzidas ao polo. Como os dados provenientes do EMAG 2 foram levantados entre os anos de 2000 e 2005, os parâmetros geomagnéticos (inclinação, declinação e intensidade do campo magnético) no centro da área foram obtidos para os dados do ano de 2005, os quais foram: 24,54°, -22,01° e 25958,43 nT, respectivamente.

Figura 20: Mapas das derivadas verticais das anomalias Ar-livre (A) e do campo magnético total (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13.

Figura 21: Mapas das derivadas verticais das anomalias Bouguer residuais (A) e isostáticas residuais (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13.

Figura 22: Mapa da amplitude do sinal analítico das anomalias magnéticas (A). Mapa do campo magnético total reduzido ao polo (B). Para a legenda dos mapas, consultar a Figura 13.